具有特殊尺寸机器人的位置反解算法

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1、第3卷第8期570中国科技论文在线SCIENCEPAPERONLINE2008年8月具有特殊尺寸机器人的位置反解算法崔洵林，廖启征，甘东明，王品（北京邮电大学自动化学院机器人实验室，北京100876）摘要：针对特殊尺寸串联机器人的种类较多，每一个机器人单独编程，求解比较繁琐，尚没有统一运动学计算方法的问题，尝试利用一般6R机器人的位置反解程序进行求解。通过把特殊尺寸进行微小调整，避免了采用一般尺寸6R机器人的反解程序进行特殊尺寸机器人求解时遇到的退化和奇异问题。同时，这些微小调整基本上不影响机器人的输出位置精确位数，满足实际要求。以PU

2、MA机器人为例进行了数值计算，验证了该方法的可行性，并得出不同的尺寸调整组合对计算过程的数值精确位数有不同要求的结论，以及在PUMA机器人的实际应用中可取计算数值精确位数为31位。关键词：机械设计及理论；位置反解；尺寸调整；串联机器人中图分类号：TH112文献标识码：A文章编号：1673－7180(2008)08－0570－4Newmethodofinversekinematicanalysisofspecial-dimensionserialrobotCUIXunlin，LIAOQizheng，GANDongming，WANGPin(

3、AutomationSchoolofBeijingUniversityofPostsandTelecommunications,Beijing100876)Abstract:Aimingatthemanykindsforspecial-dimensionserialchainrobotsandthecomplexityinanalyzingeachofthemindependently,thispapertriestosolvetheseproblemsbyusingthemethodofthegeneral6Rserialrobott

4、oanalyzetheinversekinematicsofthespecial-dimensionrobots.Byadjustingsomedimensionsoftherobotundertheprecisionallowed,singularitiescanbeavoidedduringthesolvingprocess.PUMArobotistakenasanexampletoconfirmthistheoreticalanalysis.Resultsshowthattherequestofprecisionforthecal

5、culatingnumbersdependsontheadjustmentofdifferentparametergroups,anditcanbe31-digitnumbersfortherealapplicationofthePUMArobot.Keywords:mechanicaldesignandtheory；inversekinematicanalysis；dimensionadjustment；serialrobot[7]六自由度机器人的位置反解问题一直是机器人学在此基础上进行诸多机构学问题的研究；另一方面，[1-6]研究领

6、域的热点和难点之一。一方面，反解算法中从实际应用的角度考虑，运动学逆解是机器人进行运得到的输入输出方程具有很大的理论研究价值，可以动规划和轨迹控制的关键。并且，对于位置反解而言，基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金项目(20050013006)；国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2004CB31800)；国家自然科学基金项目(50475161)作者简介：崔洵林(1976－)，男，硕士研究生通信联系人：廖启征，教授，qzliao@bupt.edu.cn第3卷第8期中国科技论文在线SCIENCEPAPERONLINE57120

7、08年8月仅仅求得问题的解是远远不够的，不同的问题对所采1运动学方程的建立用算法的计算精确位数和计算效率等有着不同的要常用建立机器人坐标系的方法是D-H方法，相求。尤其是在处理实际问题时，为了满足系统的各项邻两坐标系i-1和i之间的关系，可通过图1中的指标，反解算法的准确性、实时性以及处理异常情况各种参数来描述：[8]的能力等等都是必须要考虑的因素。特殊尺寸的串联机器人种类比较多，在实际应用中也比较广泛，但由于机器人本身尺寸的特殊性，每个机器人的运动学分析都是单独来做的，一事一例，在使用当中就比较繁琐。本文尝试把机器人的一些特殊尺寸进行

8、微小的调整，将特殊尺寸机器人看作一般串联机械手来进行分析，并且机构的分析满足实际使用的精确位数要求，从而将一类特殊尺寸机器人的运动学分析统一化，减少了很多繁琐的工作。文中以PUMA机器人为例进行了分析。PU